[发明专利]一种应用锰矿进行锰合金化的方法及装置

说明书

本发明一种应用锰矿进行锰合金化的方法及装置，应用本发明开展锰矿熔融电解还原完成锰合金化，通过置于熔渣中的惰性阳极与置于钢液中的阴极间施加一直流电场，进行电化学反应，将锰氧化物中的锰还原进入钢液完成合金化的目的，而锰氧化物中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。通过此项技术向熔渣加入锰矿3～10Kg/吨钢，利用电解熔融还原，可以向钢液增加0.1％～0.2％(重量百分比)的锰含量。与其他锰合金化技术及装备相比，本发明装置构成简单，操作方便，利用锰矿即完成了低成本高效的锰合金化目的，是一种全新的低成本绿色锰合金化技术，可以实现CO₂零排放，达到低碳环保的目的，社会、经济效益巨大。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种应用锰矿进行锰合金化的方法及装置。

背景技术

现代工业和科学技术的迅速发展对金属材料的使用性能和经济性提出了越来越高的要求。多品种、高性能的工业用钢已成为现代文明的物质基础。为了进一步改善钢的性能，冶炼时有目的地在碳钢的基础上加入某些特殊的元素，使之成为具有各种特殊性能的合金钢。目前，合金钢已广泛应用于我国国防和现代化建设中，是一种重要的材料基石。

合金钢按照用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢、合金专用钢等。经常加入的合金元素包括锰、硅、铬、镍、铝、钼等，磷、硫等特殊情况下也可以作为合金元素加入。无锰不成钢—绝大多数品种的钢材都含有一定数量的锰元素，以满足钢材具有良好的综合性能。锰硅合金、高碳锰铁与中碳锰铁通常是生产普碳钢不可缺少的脱氧剂与锰合金剂。但合金冶炼过程具有能耗高、对环境污染严重的特点，开发不使用铁合金或者少用铁合金的合金钢冶炼工艺具有重大的战略意义。

目前国内钢产量严重过剩，各钢铁企业都旨在降低生产成本，冶金工作者开发了利用矿物直接合金化炼钢的工艺，即在炼钢过程中直接将矿物加入到钢液中发生还原反应，生成的合金元素进入钢液而达到钢液合金化的目的，如铬矿的熔态还原与直接合金化、铌渣的微合金化、锰矿的直接合金化和钒渣的微合金化。矿物直接合金化炼钢工艺可以明显降低能耗、减轻环境负荷，还可以显著降低生产成本，具有良好的社会与经济效益。

公开号为CN103031482A的中国发明专利“一种双相不锈钢的锰合金化方法”，它包括AOD兑钢、AOD脱碳、铬合金化与还原、锰合金化；它的锰合金化材料是在还原期全部加入，锰合金化材料是不含碳的锰含量≥99％的电解锰或不含碳的含锰量≥95％的金属锰铁合金。还原、锰合金化加入低碳硅铁、电解锰、钼铁、石灰与萤石合金化，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，钢水成分的质量百分比达要求出钢。此锰合金法属于常规的利用金属锰或锰铁合金，利用率高，但没有技术附加值，经济性不佳。

公开号为CN102758066A的中国发明专利“一种用锰矿石在LF炉合金化的方法”，涉及一种用锰矿石在LF炉合金化的方法，属于炼钢生产技术领域。技术方案是在转炉出钢后，把锰矿石作为顶渣加入钢包或在LF炉随渣料一起加入，LF炉起弧化渣，在化渣的同时加入碳化硅造还原渣，保持白渣，锰还原结束后，精炼结束。锰矿石的加入量为3-6kg/t。该专利文件把锰矿石应用在LF炉上进行合金化，代替昂贵的硅锰合金或锰铁，锰的回收率可以达到90％以上，明显降低炼钢成本，同时锰矿石在LF炉具有良好的化渣效果，可以代替部分萤石，以减少环境污染和包衬侵蚀。此方法是典型的利用锰矿石进行锰合金化的常规方法，但其工艺还需加入大量的还原剂，虽能达到锰合金化的目的，但其需额外的还原剂，使用效率低，终渣渣量大，给后期处理带来了难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用锰矿进行锰合金化的方法及装置，该方法应用电场进行锰矿熔融还原锰合金化，是一种全新的绿色锰合金化技术，可以实现低成本绿色制造，CO₂零排放，达到节能环保的目的，社会、经济效益巨大。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：